西安交大“电磁场与波”课程教学大纲.doc

“电磁场与波”课程教学大纲英文名称：Engineering Electromagnetic Fields课程编码：ELEC2008学 时：64 学 分：3.5适用对象：电气工程与自动化、电子科学与技术先修课程：高等数学，矢量分析与场论，大学物理，数学物理方程，电路理论 使用教材及参考书：冯慈璋、马西奎主编,工程电磁场导论，高等教育出版社，2000年江家麟等译，电磁场与电磁能，高等教育出版社，1993年一、课程性质、目的和任务电类专业的研究对象都是电磁现象在特定范围、条件下的体现与应用。定性分析各种电磁现象及定量计算各有关物理量是电工技术领域中工程技术人员和科技工作者必须具有的基础知识和技能。工程电磁场课程是在大学物理的基础上开设的。该课程进一步介绍宏观电磁场的基本性质和基本规律，并介绍其应用方面的基本知识及技能。使学生对工程中的电磁现象与电磁过程，能应用场的观点进行初步分析；对一些简单的问题能进行计算；为学习专业或进一步研究电磁场问题，准备必要的理论基础。二、教学基本要求 1. 理解重要物理量：电场强度、电位移、电位、电流密度、磁感应强度、磁场强度、磁矢位、磁位和动态位的物理意义。深入理解电磁场的重要性质与规律积分形式和微分形式的电磁场基本方程组。 2. 能应用高斯定律、安培环路定律的积分形式计算简单的场。能应用镜象法计算一些特殊的场。能定性地描绘场的大致分布。了解平行平面场的实验模拟方法。在分析工程电磁场问题中能写出对应的边值问题，并能正确应用边界条件。3. 能使用计算机对最简单的物理模型用差分法进行数值计算。4. 理解电磁场能量的分布与传输，和通过能量关系计算电场力、磁场力的方法。5. 掌握电路参数的计算原则（指电阻、电感、电容）。并能计算简单电磁系统的参数。6. 掌握平面电磁波在理想介质及导电媒质中传播的基本规律。并能对工程中一些基本交变电磁现象进行解释。7理解准静态电磁场的概念，掌握简单工程应用问题。8. 掌握均匀传输线在正弦电压作用下的稳态分析法及电压波、电流波概念。三、教学内容及要求：第一章：静电场1电场强度。电位。电位梯度。根据给定的电荷分布计算电场。静电场中的导体和电介质。电偶极子的电场。极化强度。电位移。高斯定律。2静电场的有源、无旋性。分界面上的衔接条件。静电场的泊松方程与拉普拉斯方程，解的唯一性定理。3电轴法（二线输电线电场）。镜象法（电荷对导电平面的镜象、电荷对两种介质分界面的镜象、点电荷对球形导体的镜象）4分离变量法。有限差分法。5电容、二线输电线的电容。部分电容的概念。6电场能量及其分布。电场力及其计算。第二章：导电媒质中的恒定电场1电流密度。欧姆定律的微分形式。焦耳定律的微分形式。恒定电流的连续性。2导电媒质中恒定电场的基本方程。分界面上的衔接条件。拉普拉斯方程。3导电媒质中恒定电场与介质中静电场的相似性。4电导与部分电导。接地电阻及其计算。第三章：恒定磁场1磁感应强度。根据电流分布计算磁场。磁通及其连续性。物质的磁化。磁偶极磁场的概念。磁化强度。磁场强度。安培环路定律。2恒定磁场的无散、有旋性。分界面上的衔接条件。磁位。磁矢位。磁场的泊松方程和拉普拉斯方程。3二线输电线磁场。磁场的镜象法。4电感自感和互感的计算。*聂以曼公式、二线输电线的电感。5磁场能量及其分布。磁场力及其计算。磁路及其计算。第四章：时变电磁场1电流概念的推广，位移电流。电流的连续性。安培环路定律的推广，麦克斯韦第一方程。电磁感应定律的推广，麦克斯韦第二方程。电磁场方程组、解的唯一性定理、分界面上的衔接条件。2电磁场能量。坡印亭矢量。3动态位及其方程。电磁能的辐射。赫芝偶极子。似稳场的概念。第五章：准静态电磁场1 电准静态场与磁准静态场。磁准静态场和电路。电准静态场与电荷弛豫。2 集肤效应。涡流及其损耗。导体的交流内阻抗。邻近效应和电磁屏蔽。第六章：平面电磁波的传播1理想介质中的均匀平面波。行波，波速和波阻抗。波的极化、波的反射与折射。驻波。2导电媒质中的平面波。波的衰减与透入深度。第七章：均匀传输线中的导行电磁波1 无损耗均匀传输线基本方程。正弦稳态解。特性阻抗。传播常数。2 无损耗均匀传输线中的行波与驻波。有损耗均匀传输线基本方程。3 无损耗均匀传输线的入端阻抗。四分之一波长无损耗传输线的应用。第八章：波导与谐振腔1 导行电磁波的分类，矩形波导。2 *介质波导，谐振腔以上所列内容中，凡是黑体字的文字，要求学生深入理解。凡是有*号内容，教师可根据情况选用或不用。四、实践环节：1 静电场模拟， 2学时2 磁场的模拟， 2学时3 无损耗均匀传输线， 2学时4 时变电磁场演示， 2学时5 电磁场的计算机辅助分析， 4学时五、课内学时分配序号内 容讲课实验上机 上机(CAA) (CAI)1静电